К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 142
Текст из файла (страница 142)
подраэд. 5.2.3). Одним из перспективных направлений является создание интеллектуальных датчиков ддя измерения неэлектричеоквх величин со встроенным уогройсшом самокалибровки. Принцип их действия поясняется на примере мембранного датчика давления (рис. 4.2.14). ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОПРОПЕССОРНЫХ СИСТЕМ 455 Гофрированная мембрана 1 закреплена в корпусе 2 датчика. Внутрь корпуса подается измеряемое давление р. Прогиб мембраны преобрэзуетоя в индуктивное сопротивление обмотки 3, внутри которой перемещается сердечник 4. Длл проверки чувствительности датчика груз 5 массой т опускается в коническое седло 6, жестко соединенное с центром мембраны.
Опускание груза на седло осущеспшяется эа счет прогиба пьезоэлемента 7 после подачи на его электроды улравлшощего напраження. Ход конца пьезоэлемента достгточен для того, чтобы груз 5 лег на седло, а гнбюш нить 8 имела прн этом прогиб. Тоща иа центр мембранм будет воздействовать сила Р щя, где яускоренне силы тяжести. При этом центр мембраны прощбается на определенное расстояние, что приведет к изменению инд дтивности обмотки 3.
Если параметры мембраны изменились (например уменьшилась ее эффективная твпцнна вследствие окислитяльных процессов), прогиб ее центра лод действием силы гГ будет другим, что можно определить по величине выходного сигнала индуктивного датчика. Микропроцессор (МП) такого интеллекгуального датчика вычисляет отклонение чувствительности дшчиха от номинального значения и автоматически осущестюшет коррекцшо выходного сигнала датчика. Перспективным направлением яюиется создание датчиков неэлекгрическнх величин на основе микромеханическнх резонаторов, получаемых с использованием технологии микроэлехтроннки, так как онн имеют весьма малые погрешности измерения, низкую стоимость н широкую область применения.
Рве. 4.2.14. Фуахявевааьааа схема датчика е аателатачеехой яерреаяяей чуэсгеатеаьвеетв: 1 - гсфрнреюнлаэ мембрана; 2- корпус латчнха; 3 - обмотка нндуатавного преобразователя перемещений; 4- ферромагнитный сердечник; 5- груз; б - седло; 7- пьезоэлемент; 8- габкээ шпъ; 9- мехалячееклй арретлР груш 5; УС - зхе~~р и У юля Щ,; ИГУ - Рршюлеюр адж языки пгоггаммнговання МИКРОЦРОЦКССОРНЫХ СИСПМ автоматичкского упгавяяиия Программное обеспечение (ПО) развитых микропроцессорных систем автоматического управления (МП САУ) должно быль хорошо струвзурировано и строиться как ряд взаимно охватывающих оболочек.
Зго облегчает написание н отладку отдельных элементов Управлшощей программы, обеспечивает переносимость программ и позволяет распараллеливать работы по созданию ПО, что в итоге сокращает сроки разработки и повышает качество работ. Методы и средства программирования хонтроллеров различны для ело:кных центральных контроллеров, занимающих третийпатый иерархический уровень в системе управления гибким производством н специальных локальных контроллеров первого уровня, управлшощнх озцельным достаточно автономным устройством. Центральные контроллеры третьего - пятого уровня должнм иметь развитый и сложимй человекомашннный юперфейс (Мал Маей)пе 1лтегтасе ММ1) и предназначены в основном для выполнения сулервизорньы функций АСУ ТП.
Такие контроллеры могут работать в мягком" реальном времени, они непосредственно не определяют параметры конкретной технологии, а лишь пер вопр сделают уставки (задвинью параметры) процессов. Для программирования и поддержки выполнении управлшощнх программ таких контроллеров применяют универсальные (С++, Пе)рм и др.) нли специализированные объектноориентированные языки среды (Оеар, Оеше и др.) и универсальные ((ЛЧ1Х, Обуз, )эГшбочэ )ЧТ) либо специализированные (О)ЧХ, Об-9000 и др.) операционные системы. Ядром ПО явшпотся машиннме коды, организующие элементарные операции взаимодействия с объектом.
На этом уровне реализуются операции дискрепюго (ДК) и аналогового (АК) контроля и управления (соответственно ДУ и АУ). Зто контроль, установка и сброс отдельных битов, непосредственно связанных с объекгом управления, проведение аналогово-цифрового и цифроаналогового преобразования н ряд других неизменных утилит, которые обычно зашюиются в постоянное нли релрограммнруемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или РПЗУ). Аналогом такого ядра яюшется система В1ОЗ персональных компьютеров ююна РС. На втором уровне находится слой базовой операционной системы (БОС). Такой слой бывает явно выражен и развит у универсальных и специализированных контроллеров, выпускаемых серийно, таких, хак семейства ОРИОН, РЕМИКОНТ, ЛОМИКОНТ, УТК и др. Из зарубежных в качестве примера можно привести свободно программируемые контроллеры фирмы Ягнелз нли семейство ЗРЗ РезГо фирмы Резго и др.
454 Гззаа 4.2. ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ Для блочных контроллеров клона 1ВМ РС такой слой создается ашоматнчески лри разработке программ пользователя в какой- либо специализированной системе протраммнро валия. В этом слое реализуются следующие функции: 1) поддержка выполнения про~рамы пользователя. Система в современных развитых контроллерах реализует процессный подход к прозраммированню и поддерживает мнотоэадачность при выполнении протрамм пользователя. Многозадачность реализуется за счет согласованного параллельното или квазипараллельного, при наличии единственното микропроцессора в контроллере, выполнения протрамм.
Управляющая программа состоит из отдельных процессов, объединенных единой физико-химической природой и, следовательно, едиными переменнымн. Процесс разделяется на отдельные кванты - непрерывно выполняющиеся части протраммы. Различают исюпочаюшую многозадачность, когда отдельные кванты процесса запускаются принудительно диспетчером оистемы, н корпоративную многозадачность, когда кванты сами передают управление диспетчеру, а он анализирует очередь квантов и запуоквет тот, условия запуска которого выполнены. Корпоративная многозадачность связана с уменьшением потерь времени и памяти иа пер еюпочение и используется в сишемэх управления озцельными технологическими машинами чаще. В сложных оистемах автоматического управления, когда обрабатываются большие массивы информации, применяют обычно какие-либо операционные системы реального времени общето назначения ((ЛЧ1Х, О$2, тУпвйпзз, )ЧТ), либо опециалнзированные операционные системы и среды реального времени, в которых используется исключающая многозадачность.
Такие системы и среды защищают отдельные задачи от вэанмното нес санкционированного изменения данных. Кроме поддержюю мнотозадачности слой БОС содержит и подключает библиотеку стандартных процедур и функций (БСП), которая включает унифицированные, наиболее употребляемые подпрозраммы: арифметических операций; обработки условий; резулирования и т.п. Подразумевается, что состав БСП должен развиваться, дополняться новыми протраммами; 2) защита от прозраммных и аппаратных сбоев.
Если напряжение на линии питания контроллера падает нюке нексторото допустимого значения, генерируется системное прерывание, по которому содержимое резидентной памяти микроконтроллера копируется в специальную зону энертонеэависимого ОЗУ. При дальнейшем падении шнерируется системный сброо, и при повторном включении питания система способна восстановить оное состояние и продолжить выполнение управляющей протраммы, если это необходимо.
Для зашИты от прогРаммных сбоев обычно предусматривают систему %В (уузШЬ )Зоя), При правильной Работе система периодически шнеРлрует сипел ьу)21, фронтом или срезом котоРото сбрасываеюя ЬУП-тайлер супервнзорной схемы, защищающей мнкрокозпроллер от протраммных и аппаратных сбоев. Если система потеряет управление и сигналов ТЛЕ)1 не будет, шлернруяжя сброс шпфоконтроллбра и протрамма жюврапшепж в БОС; 3) поэтапная отладка протраммното обеспечения. БОС поддерживает ввод программ в ОЗУ, их пошазовое исполнение, вывод соде1скимото регистров и трассировку переменных на каждом шаге, ввод точек оста- нова. На третьем уровне находится слой программ пользователя (ПП), который содержит набор протрамм лля реыизации основных целевых функций САУ, функций коррекции цели и сервисных функций.
Основные целевые функции поддерживают управление технолотическим процессом, функции коррекции цели — перепрозраммированне цикла, сервисные функции обеспечивают условия для олтимальното протекащш технолотии, поддерживают безотказность, ремоитопришдность и долговечность технологической машины. В четвертом уровне содержатся параметры настройки программ пользователя, обеопечивающие реализацию конкреппях технологичеокнх рюкнмов обработки. Этот слой создается при реализации функций коррекции цени и существует, когда такие функции лредусмотРены.
Для создания каждого слоя служат конкретные языки и способы протраммирования. Это языки системного про1раммиста, создюошне юша и слой БОС, языки привладного программиста, создающие олой приюшдных прозрамм и языки оператора технологической мюпины, создающие слой параметров настройки управляющей прозраммы. Языви системного претраммиста. Ядро и слой базовой операционной системы пишется обычно на ассемблере конкретного микропроцессора или однокристального микроконтроллера или, если имеется соответствующий компюштор, используется язык С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
